共价固定生物分子的蛋白质芯片制造技术

本实用新型专利技术涉及一种在固体表面上共价固定配基分子的蛋白质芯片。该芯片包括：固体基片、改性层和配基感应膜层。其中作为改性层的氯硅烷聚乙二醇衍生物分别通过共价键连接固体基片和配基感应膜层。本实用新型专利技术的蛋白质芯片能有效提高配基分子的稳定性，抑制固体表面对非目标蛋白质的吸附从而减少假阳性结果的发生。该芯片可以广泛用于各类生物分子如抗体、抗原、受体、配体、ＤＮＡ片段等的检测。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物检测用蛋白质芯片，特别涉及一种可以在固体表面上共价固定配基分子，而且能够有效抑制蛋白质分子在芯片表面上的物理吸附的蛋白质芯片。
技术介绍
蛋白质芯片是利用芯片表面上固定的配基分子来检测生物分子的一项新技术。配基分子在蛋白质芯片表面上固定的质量，和芯片表面对其它非目标蛋白质的吸附是影响蛋白质芯片检测的重要因素。目前，用于固定配基分子的方法大多是物理吸附法，如ELISA，RIA等检测方法中采用的固定方法。通过物理吸附法固定在芯片表面上的配基分子的稳定性差，易脱落，而且易导致配基分子变性，失去生物活性。另外，使用物理吸附法固定配基分子的蛋白质芯片表面上易吸附非目标蛋白质，导致假阳性结果。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服上述通过物理吸附方法固定配基分子的蛋白质芯片所带来配基分子不稳定，易从芯片上脱落，易变性的缺点，以及为了消除芯片表面易发生非目标蛋白质吸附，而出现假阳性检测结果等问题，从而提供一种固体表面上共价结合配基分子的蛋白质芯片本技术的目的是这样实现的。本技术提供的共价结合配基分子的蛋白质芯片包括固体基片、改性层和配基感应膜层三部分；其中改性层位于固体基片和配基感应膜层之间，改性层通过共价键分别与固体基片和配基感应膜层连接。其中所述的固体基片为半导体材料(如硅片、锗片等)、金属、玻璃、塑料或固体复合材料(如表面为金属膜、介质膜、化学膜或生物化学膜的固体复合材料)。配基感应膜层由用于检测的生物分子形成，如各种抗体、抗原、受体、配体、DNA片段等。蛋白质芯片的改性层由氯硅烷聚乙二醇衍生物构成。氯硅烷聚乙二醇衍生物分子ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOX由氯硅烷，烷烃，聚乙二醇，末端基团X四部分构成。氯硅烷部分的a可以是1、2或3，即一氯硅烷(ClSi-)、二氯硅烷(Cl2Si-)或三氯硅烷(Cl3Si-)。聚乙二醇的聚合度n可以介于3到50之间，通常选择n在3-8之间。氯硅烷部分易与固体表面上的羟基反应生成硅氧键，从而把该化合物共价地固定在固体表面上。烷烃部分的存在有益于氯硅烷聚乙二醇衍生物分子在表面上的有序排列。聚乙二醇分子的亲水性、柔性和电中性能够有效抑制蛋白质分子在芯片表面上的物理吸附。按照是否用于共价固定配基分子，末端基团X被分为两类一类是可以用来固定配基分子的基团，如羧基、氨基、巯基、醛基等，由于这些基团易与氯硅烷发生化学反应，所以在被用来固定配基分子前，根据不同的基团采取了不同的化学保护；另一类是惰性基团，不用来共价固定配基分子，如甲基，乙基等，带有这类惰性末端基团的衍生物抑制蛋白质分子的物理吸附效果比带有活性末端基团的衍生物更好，但是惰性基团无法活化来结合配基分子。因此，使用合适比例混合的带有活性基团和带有惰性基团的聚乙二醇衍生物改性的蛋白质芯片表面，不但能够共价固定配基分子，而且能够实现最大程度地抑制蛋白质分子在蛋白质芯片表面上的物理吸附。本技术提供的蛋白质芯片可以用于生命科学研究中生物分子检测、临床疾病诊断和生物工业生产过程中的检测等方面。本技术的优点1.本技术提供的蛋白质芯片能够共价固定配基分子，使之稳定，不易脱落。2.本技术提供的蛋白质芯片能够保持配基分子生物活性，不易变性失活。3.本技术提供的蛋白质芯片能够抑制非目标蛋白质分子的物理吸附，避免出现假阳性检测结果。附图说明图1为本技术的实施例1的共价结合配基分子的蛋白质芯片结构示意图；图面说明如下1固体基片2改性层3配基感应膜层具体实施方式实施例1按图1制备在硅片表面固定人免疫球蛋白G(IgG)抗体(antiIgG)的蛋白质芯片。该蛋白质芯片结构如图1所示，包括0.5mm厚的集成电路用的抛光硅片作为固体基片1，在硅片1上共价连接的改性层2，改性层2是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)3OCH2COOCH2CH3和Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)3OCH2CH3构成的。改性层2上共价连接配基感应膜层3，该配基感应膜层是人免疫球蛋白G抗体(antiIgG)。把本实施例中定向固定antiIgG的蛋白质芯片浸入待测溶液中，如果溶液中含有IgG，就会与芯片配基感应膜层的antiIgG特异性结合，形成复合分子。膜层是否发生变化，可以通过椭偏光学成象法、表面等离子共振等方法检测出来。实施例2在硅片表面固定人胰岛素抗体(antiinsulin)的蛋白质芯片。该蛋白质芯片包括0.5mm厚的集成电路用的抛光硅片，表面是自然生成的二氧化硅膜层作为固定基片1，在硅片1上共价连接改性层2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl2CH3Si(CH2)9(OCH2CH2)4OCH2COOCH2CH3和Cl2CH3Si(CH2)9(OCH2CH2)3O CH3构成的，改性层2上共价连接配基感应膜层3，该配基感应膜层是人胰岛素抗体(antiinsulin)。实施例3在玻璃片表面固定人白细胞介素6(IL-6)的蛋白质芯片。该蛋白质芯片包括0.5mm厚的抛光玻璃片作为固定基片1，在硅片1上共价连接的改性层2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)5O NH4(活性基团氨基已经化学保护)和Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)3O CH3构成的，改性层2上共价连接配基感应膜层3，该配基感应膜层是人白细胞介素6(IL-6)。实施例4在镀金膜的硅片表面固定人血清白蛋白(HSA)的蛋白质芯片。该蛋白质芯片包括0.5mm厚的镀金膜的硅片作为固定基片1，在硅片1上共价连接的改性层2，它是由氯硅烷聚乙二醇衍生物Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)5OH(活性基团羟基已经化学保护)和Cl3Si(CH2)12(OCH2CH2)3O CH3构成的，改性层2上共价连接配基感应膜层3，该配基感应膜层是人血清白蛋白(HSA)。权利要求1.一种共价固定生物分子的蛋白质芯片，包括固体基片和配基感应膜层，其特征是在固体基片和配基感应膜层之间还包括一层改性层，改性层通过共价键分别与固体基片和配基感应膜层连接。2.按权利要求1所述的共价固定生物分子的蛋白质芯片，其特征在于所述的固体基片是半导体材料、金属、玻璃、塑料或表面镀膜的固体复合材料。3.按权利要求2所述的共价固定生物分子的蛋白质芯片，其特征在于所述的表面镀膜的固体复合材料是表面为金属膜、介质膜、化学膜或生物化学膜的固体复合材料。4.按权利要求1所述的共价固定生物分子的蛋白质芯片，其特征在于所述的配基感应膜层是由用于检测的生物分子构成的。5.按权利要求1所述的共价固定生物分子的蛋白质芯片，其特征在于所述的改性层是由氯硅烷聚乙二醇衍生物ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOX和ClaSi(CH2)m(OCH2CH2)nOCH3构成的，其中a为1、2或3，聚合度可以是5到20之间任意正整数，n可以是3到50之间任意正整数，用来固定配基分子的化学基团X是羧基、氨基、巯基或醛基。6.按权利要求5所述的共价固定生物分子的蛋白质芯片，其特征在于n是3到8之间的任意正整数，m是8到12之间的任意正整数。专利摘要本技术涉及一种在固体表面上共价固定配基分子的蛋白质芯片。该芯片包括固体基片、改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共价固定生物分子的蛋白质芯片，包括固体基片和配基感应膜层，其特征是：在固体基片和配基感应膜层之间还包括一层改性层，改性层通过共价键分别与固体基片和配基感应膜层连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：靳刚，王战会，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]